智能制造破局之道-讓工業(yè)自動化系統(tǒng)走向開放
發(fā)布時間：2022-12-29 www.xstr.xyz
隨著個性化需求時代的到來，企業(yè)為了靈活應(yīng)對外部市場需求，傳統(tǒng)生產(chǎn)體系要向智能工廠模式轉(zhuǎn)變，需要具備互操作性、分散化、模塊化、實時性、面向服務(wù)等方面的特點。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，企業(yè)需要打破封閉專用的工業(yè)自動化系統(tǒng)，讓各種復(fù)雜的工業(yè)自動化設(shè)備之間能夠交互、兼容、協(xié)同，并快速建立高效的運營管理體系來滿足定制化生產(chǎn)需求，同時實現(xiàn)工藝控制的高精度要求。
自動化控制系統(tǒng)的封閉性和專用性依然存在
目前在生產(chǎn)車間，企業(yè)更多的是采用總線技術(shù)來實現(xiàn)自動化設(shè)備的互聯(lián)，然而這種方式只能解決基本的數(shù)據(jù)采集和協(xié)調(diào)問題。一直以來，工業(yè)自動化領(lǐng)域涉及的硬件設(shè)備種類繁多，存在封閉性和專用性，軟硬件深度綁定，通訊協(xié)議與接口不統(tǒng)一，復(fù)用性差。如果采用傳統(tǒng)的集中控制方法，不同協(xié)議需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，在系統(tǒng)集成過程中，軟件“硬化”現(xiàn)象嚴(yán)重。此外，對于那些老舊設(shè)備，其控制系統(tǒng)維護(hù)和升級成本昂貴，用戶始終無法真正深入軟件環(huán)境來打破壁壘。
從市場的角度來看，自動化系統(tǒng)廠商也一直圍繞著“硬件+軟件”的捆綁模式在演進(jìn)，即使同一供應(yīng)商的PLC、伺服、變頻器等不同產(chǎn)品，往往有各自的適配軟件，給客戶在產(chǎn)品選型、編程、產(chǎn)品參數(shù)設(shè)定帶來諸多不便，只能通過供應(yīng)商提供的組態(tài)工具與控制器進(jìn)行有限的交互。
在IT技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種封閉性和專用性，極大地阻礙了自動化控制軟件的升級遷移，以及OT與IT深入高效的融合。
如何讓工業(yè)自動化系統(tǒng)走向開放？
萬物互聯(lián)時代，要推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，實現(xiàn)智能制造，建立全開放、互操作的自動化系統(tǒng)才是工業(yè)自動化的出路。要想真正做到IT與OT融合，首要目標(biāo)就是填平這道鴻溝，徹底自我革新，融入到開放的自動化生態(tài)環(huán)境中。
在市場需求的大力拉動下，工業(yè)自動化必然會發(fā)生跨越性變化，逐步從封閉走向開放。開放的自動化生態(tài)的內(nèi)涵就是自動化行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化與開放式的資源分享，通過各項標(biāo)準(zhǔn)的制定為工業(yè)自動化提供商創(chuàng)造良好的兼容性與合作，同時也為制造企業(yè)帶來更多靈活性與成本優(yōu)勢。
要實現(xiàn)工控系統(tǒng)的開放性，首先要打破壁壘，建立自動化領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。例如，PLC編程語言的IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)是 IEC國際電工委員會制定的工控領(lǐng)域全球標(biāo)準(zhǔn)。IEC61131在工業(yè)控制場合得到了長期大量的使用，為大多數(shù)編程工程師所熟悉。但I(xiàn)EC61131標(biāo)準(zhǔn)適合單機(jī)運行，要實現(xiàn)分布式控制的設(shè)計不僅工作量大，還需要大量的手動修改，效率不高。
而另一種IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)是一種基于事件觸發(fā)功能塊的可執(zhí)行系統(tǒng)級建模語言，提供了邏輯代碼標(biāo)準(zhǔn)化封裝方法。IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)改變了多年來控制硬件與軟件一直緊緊捆綁在一起的狀態(tài)。它不僅很好的解決了不同廠商設(shè)備間的可移植性、可配置性和互操作性問題，同時還解決了軟件和硬件獨立性的問題。
工業(yè)自動化平臺開放進(jìn)程加速
當(dāng)前，工業(yè)自動化領(lǐng)域的主流廠商等正在致力于打破工業(yè)設(shè)備的封閉性和專用性，推出開放式工業(yè)自動化平臺。
臺達(dá)推出的思圖平臺DIAStudio。作為一體化開發(fā)平臺，它取代了傳統(tǒng)封閉式的開發(fā)方式，可讓設(shè)備開發(fā)者快速完成對臺達(dá)自動化產(chǎn)品（如PLC、HMI、伺服、變頻器等）的選型、參數(shù)設(shè)定、聯(lián)網(wǎng)調(diào)試等操作，縮短系統(tǒng)配置時間，提高設(shè)計便捷性。
博世力士樂借助全新的ctrlX AUTOMATION，消除了機(jī)器控制系統(tǒng)、IT和物聯(lián)網(wǎng)之間的傳統(tǒng)界限。憑借可擴(kuò)展平臺，靈活創(chuàng)建集中式和分散式自動化拓?fù)?，并通過Linux實時操作系統(tǒng)、開放標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用編程技術(shù)、基于網(wǎng)頁式的工程和全面的物聯(lián)網(wǎng)連接，ctrlX AUTOMATION將工程調(diào)試時間和工作量減少了30%至50%。
2020年，施耐德電氣推出了全球領(lǐng)先的以軟件為中心的EcoStruxure開放自動化平臺（EcoStruxure? Automation Expert）。這是一款創(chuàng)新的基于IEC61499標(biāo)準(zhǔn)的開放自動化產(chǎn)品。EcoStruxure通過軟件硬件解耦，推動工業(yè)自動化領(lǐng)域的‘即插即生產(chǎn)’，切實解決了廠商之間應(yīng)用軟件的可移植性、可配置性和互操作性問題，促進(jìn)工程設(shè)計與運營領(lǐng)域的效率躍升。
總結(jié)
總的來看，目前開放式工業(yè)自動化標(biāo)準(zhǔn)及平臺的構(gòu)建仍處于探索階段，應(yīng)用和推廣上仍顯不足。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織、自動化廠商、系統(tǒng)集成商以及制造企業(yè)需要緊密聯(lián)合起來，共同塑造開放式工業(yè)自動化的應(yīng)用生態(tài)。展望未來，工業(yè)自動化走向開放是無法阻擋的必然趨勢，只有這樣才能真正實現(xiàn)IT與OT的深度融合，工業(yè)4.0、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)才能從藍(lán)圖走向現(xiàn)實。